一种实现宽频响应的二自由度压电振子的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种实现宽频响应的二自由度压电振子的设计方法，包括以下步骤：步骤1：以预期频带的上下限分别作为两个单自由度悬臂梁的固有频率初值，确定两个单自由度悬臂梁的弹性系数k1、k2以及两个单自由度悬臂梁压电振子的质量m1、m2；步骤2：根据对二自由度振子的一阶和二阶谐振频率的预期比值确定连接弹簧的弹性系数k3的初值；步骤3：基于上述参数，建立二自由度压电振子的有限元模型，在频带和结构尺寸及材料特性的共同约束下，以输出功率最大为目标，调整振子的压电层厚、悬臂梁厚、质量块大小和连接弹簧的弹性系数这4种参数。本方法能在保持高效率能量转换的前提下，实现二自由度压电振子的宽频响应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于面向能量补给的压电式环境振动能量采集
，涉及，用于提高压电振子对宽频振动激励的响应率的结构参数优化设计。
技术介绍
随着无线传感器网络、嵌入式智能结构等功耗低、独立工作系统的迅速发展，对长寿命的独立电源供应技术的需求越来越强烈。目前，电池仍然是这类系统的首选电源，但电池的容量毕竟有限，需要定期更换，对上述系统的应用带来很大的不便。同时，大量使用电池也容易对环境造成危害。近些年来，环境能量采集作为一项新的技术理念，得到越来越多的关注，利用环境能量采集技术为无线传感器网络及其他便携式电子器件提供能量补给， 逐步成为目前研究的一项前沿课题。环境中可采集利用的能量有机械振动能、光能、热能等。机械振动能是环境中广泛存在的能源之一，自然生活与工作环境中的振动几乎无处不在，且不像太阳能、热能等受到自然条件制约，直接从环境中采集振动能量，为低功耗电子器件供能具有广阔的应用前景。根据能量转换机理的不同，将振动能转换为电能的有效方法主要有电磁式、静电式和压电式等3类，与前两种振动能量采集方式的技术原理比较，压电方式具备体积小、结构简单、能量密度高，无电磁干扰、寿命长、易于实现微型化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少强，彭俊先，彭敏强，樊晓平，李勇周，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：